Вирус в кубической «броне»

В ЮФУ нашли удобный доставщик лекарств
29/08/2023

Большинство вирусов покрыты белковой оболочкой — капсидом, который защищает вирусный геном от пагубного воздействия окружающей среды и транспортирует его в заражаемую клетку. Такие белковые оболочки можно модифицировать и использовать для адресной доставки лекарств в поврежденные ткани и органы, но при одном условии – нужно хорошо понимать законы и механизмы, определяющие их структуру и свойства, в том числе механизм саморазборки вирусных оболочек при инфицировании.

Ученые кафедры «Нанотехнология» Физического факультета ЮФУсовместно с коллегами из Китая исследовали сложные белковые оболочки циповирусов – вирусов, часто вызывающие кишечные инфекции у таких насекомых как, например, тутовый шелкопряд. По словам авторов исследования, эти вирусы уникальным тем, что их геном помимо капсида защищен еще и внешней оболочкой из белка полиэдрина, также называемую вирусным полиэдром. Полиэдрин в больших количествах вырабатывается зараженными клетками и образует кристаллы в форме куба, визуально напоминающие кристаллы обычной поваренной соли. При сборке вирусных частиц капсиды циповирусов встраиваются внутрь этих белковых кристаллов, тем самым обретая дополнительную защиту от неблагоприятных факторов внешней среды: экстремальных температур и моющих средств, уничтожающих большинство других вирусов. Важно, что, когда циповирус попадает в желудок насекомого, он сбрасывает полиэдриновую «броню» и получает возможность инфицировать клетки насекомого.

Предыдущие научные работы коллективапоказали, что полиэдриновые кристаллы растворяются в щелочной среде желудка насекомых, однако причина этого и то, как именно капсиды встраиваются в полиэдры, не было известно. В недавнем исследовании с помощью математических расчетов и 3D-моделирования белковых молекул авторы смогли впервые определить детальное устройство вирусных полиэдров со встроенными в них капсидами циповирусов. Как пояснили на кафедре «Нанотехнология» ЮФУ, ранее это не удавалось другим исследовательским группам, полагающимся лишь на современную микроскопию. Как было установлено в рамках исследования, невзирая на тот факт, что капсиды циповирусов имеют форму двадцатигранников, а вирусные полиэдры — кубическую, оболочка из полиэдринаплотно прилегает к капсиду вируса. Именно такой плотный контакт — одна из причин невероятной стабильности образующейся структуры. Разработанная модель показала, что внутри полиэдров могут образовываться полости или «гнезда» с наиболее походящей для размещения капсидов формой. Итоги данного исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы изложены в журнале «Nanoscale Advances».

Помимо этого, ученые определили причины разборки вирусного полиэдра в щелочной среде желудка насекомых. Расчеты показали, что в таких условиях белки этой оболочки приобретают отрицательный заряд и начинают отталкиваться друг от друга и от белков капсида, что приводит к разрушению полиэдра и высвобождению капсида.

Полученные в ходе выполнения проекта данные могут быть полезны при проектировании наноконтейнеров для адресной доставки лекарств. Модифицируя белковые молекулы, можно влиять на то, какой заряд они будут иметь в тех или иных условиях, а также при какой кислотности будет происходить разборка контейнера и высвобождение его содержимого.

«На сегодняшний день наноконтейнеры для доставки лекарств часто пытаются делать на основе углеродных нанотрубок. Однако у них есть недостатки: не совсем понятно, при каких условиях и как полезные молекулы, присоединенные к нанотрубкам, будут отсоединяться, достигая нужных тканей. Кроме того, нанотрубки могут быть токсичны для организма. Наше исследование показало, что разборкой белковых полиэдриновых капсул можно легко управлять, что делает их удобнее нанотрубок. Белки присутствуют во всех клетках и тканях нашего организма, они абсолютно безопасны и нетоксичны», — отметиль руководитель проекта, доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Нанотехнология» Физического факультета ЮФУСергей Рошаль.

В дальнейшем авторы планируют разобраться, как на сборку и разборку капсидов влияет хиральность составляющих их белков, то есть отличия, подобные тем, что наблюдаются между правой и левой руками.

пожаловаться

Читайте также:

Стиль жизни
29/06/2025
В таганрогском кампусе ЮФУ состоялось открытие студенческого слета «Будущее Приазовья»
Слет организован Советом Федерации Федерального собрания РФ, Южным федеральным университетом, Российской академией...
Стиль жизни
18/04/2025
На Дону уникальную передвижную выставку «Поезд Победы» посетили более четырех тысяч человек
Напомним, уникальная выставка была доступна для посещения в городах воинской славы. 14 и 15 «Поезд Победы» ра...
Стиль жизни
01/06/2024
Ростовские кинематографисты завершили съемки фильма "Мама, не плачь" о матерях погибших на Донбассе детей
Над фильмом работает съемочная группа, которая сняла, получившую широкую известность...
Стиль жизни
07/09/2023
Как выбрать хороший курс по английскому: на что смотреть?
Этот Марафон Разговорного Английского уже стал БЕСТСЕЛЛЕРОМ: https://www.bistromarathon.com Здесь главное крайне ответственно по...
Стиль жизни
14/02/2023 11:20:00
Квест от СберМаркета на 14 февраля
Найдите там зелёный замочек — такой же, как на фото. На обороте замка написан промокод, и первые 10 человек, которые успеют ввести его при оформлении заказа, получат ...
Стиль жизни
11/08/2022
В Цимлянске ведется работа подводной археологической экспедиции, исследующей древнюю крепость Саркел
В начале XII столетия русские жители покинули крепость, она была заброшена и найдена только в XIX ве...